DESARROLLO CEREBRAL NORMAL Y PATOLÓGICO EN US Y IRM

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1 DESARROLLO CEREBRAL NORMAL Y PATOLÓGICO EN US Y IRM Elena Pastor Pons*, María Culiañez Casas*, M Paz Carrillo Badillo **, Francisca Sonia Molina García** *Servicio de Radiodiagnóstico. **Servicio de Ginecología y Obstetricia. Hospital Universitario de Granada El conocimiento de la embriología y del desarrollo cerebral normal en cada edad gestacional es imprescindible para el diagnóstico de alteraciones en el SNC 1,2. Los objetivos docentes son 1º) Conocer las ventajas, inconvenientes, limitaciones e indicaciones de la ecografía y RM cerebral fetal, 2º) Describir el desarrollo cerebral normal durante el segundo y tercer trimestre y 3º) Clasificar las anomalías congénitas detectables con técnicas de imagen. La ecografía o ultrasonografía (US) es la técnica de imagen de elección en el cribado, a realizar sobre la 20 semanas de gestación y ante un hallazgo patológico el segundo nivel de estudio debe ser la US realizada por neurosonografistas expertos 3. La imagen de resonancia magnética (IRM) es una herramienta complementaria muy importante que puede aportar información diagnóstica que permita confirmar o modificar decisiones críticas en la atención clínica 4. En algunas pacientes puedes ser que el estudio no acabe aquí y tras la IRM sea preciso la reevaluación con ecografía o incluso un nuevo control de IRM pasadas unas semanas, estableciéndose un circuito y un feed-back en el que es imprescindible la colaboración interprofesional. ECOGRAFÍA PRENATAL El examen básico de ecografía se realiza transabdominal y consiste en 3 cortes axiales estándar transventricular, transtalámico, y transcerebellar a través del cerebro del feto y si se detecta alguna anomalía se realizarán planos complementarios adicionales. sagitales y coronales, que son prácticamente idénticos a los realizados en la ecografía trasfontanelar del neonato. Se requiere la valoración de cerebelo, cisterna magna, ventrículos laterales, plexos

2 coroideos, hoz de línea media y cavum del septum pellucidum y la biometría fetal craneal de la rutina. En el plano transventricular se miden los diámetros biparietal, el occípito-frontal y el atrio en la parte final del plexo coroideo. Por lo general en el segundo y tercer trimestre se obtiene una evaluación del SNC satisfactoria, pero al final del embarazo la osificación de la bóveda craneal puede obstaculizar la visualización de estructuras intracraneales 3. IMAGEN DE RESONANCIA MAGNÉTICA El desarrollo de la IRM fetal se ha realizado con los equipos de 1,5T, con los que hemos desarrollado protocolos específicos que permiten estudios anatómicos detallados. Actualmente están en investigación estudios con la tractografía o espectroscopia que miden la función 5,6 y realmente el futuro lo desconocemos pero pensamos que va a ser asombroso y excelente. Existe un debate abierto sobre las indicaciones de la RM prenatal cerebral. La principal es la sospecha ecográfica de lesiones. El resto se pueden resumir en casos de embarazos con riesgo de alteraciones cerebrales aunque la US sea normal como el síndrome de transfusión feto-fetal en gemelos monocoriónicos (TTTS), trombocitopenia, RCIU severo, infección materna y las situaciones en las que es difícil el estudio ecográfico (oligoamnios, obesidad materna, edad gestacional avanzada, posición de la cabeza fetal difícil). Se aconseja realizarla durante el segundo o tercer trimestre 2,4. Existen muchos artículos sobre las fortalezas y debilidades de la US y la IRM. La IRM fetal presenta algunas ventajas con respecto a la ecografía prenatal como son: 1) Mayor resolución de contraste de tejidos blandos y la información funcional, 2) Capacidad multiplanar, 3) Ausencia de los artefactos de la ecografía como la sombre acústica por la osificación de la calota, evita lareverberación que permite la visualización directa del crerebro fetal y simultánea de ambos hemisferios, limitaciones por el oligohidroamnnios o la posición fetal y 4) permite valorar en detalle el desarrollo del córtex cerebral y del patrón de suculación 6. Seguridad de la IRM. Muchos estudios con animales han demostrado la seguridad de la RM, sin embargo los realizados con mujeres embarazadas y fetos son, lógicamente, limitados. El ACR (American Collage of Radiology) publicó en 2002 que las mujeres embarazadas podían ser estudiadas en

3 cualquier etapa del embarazo en función del riesgo-beneficio 7. Según la literatura anglosajona es preferible esperar hasta la semana 22 para minimizar las limitaciones descritas 5. No está indicado la administración de contraste intravenoso por el riesgo potencial en el feto 7. Técnicas de imagen. Se precisa equipo de alto campo 1,5 T y antenas de superficie preferiblemente de 8 canales. La madre se coloca en la posición de decúbito supino y si no la tolera en decúbito lateral izquierdo. Se obtienen secuencias específicas para responder a cuestiones específicas. Las básicas son las secuencias ultrarrápidas potenciadas en T2 SS-FSE (single-shot fast spin-echo) en las que una imagen se adquiere en menos de un segundo y en tres planos del cráneo fetal (axial, coronal y sagital). También se emplean secuencias potenciadas en T1 8, básicamente para detectar calcificación o hemorragia o grasa, imagen de difusión para el diagnóstico de isquemia y la mielinización 9 y secuencias adicionales con T2*, angiografía y T2 3D, espectroscopia 6. DESARROLLO CEREBRAL FETAL NORMAL La corteza cerebral se desarrolla en tres grandes estadios: proliferación celular, migración neuronal y organización cortical. En este proceso se producen las capas neuronales y el desarrollo de los surcos 2. Las neuronas se forman en la matriz germinal periventricular que es la capa más interna de los hemisferios cerebrales y aparece en la gestación temprana como una banda oscura periventricular en secuencias potenciadas en T2 10. La matriz germinal gradualmente regresa durante el tercer trimestre persistiendo en las astas temporales y occipitales hasta la semana 33 y en el surco caudotalámico hasta varios meses tras el nacimiento. Desde la semana 7 las neuronas migran desde la matriz germinal en varias capas, completándose la migración en la semana 28, apareciendo entonces la corteza como una capa negra en secuencias potenciadas en T2 y brillante en T1. Desde la semana 20 a la 28 es posible ver un patrón de varias capas que representan diferentes estadios del desarrollo cerebral en el feto normal 2,11. Otro aspecto importante del desarrollo cerebral es la suculación que se produce de manera organizada. Los surcos se detecta en IRM varias semanas más tarde que en las piezas histológicas 2,8,10. Con IRM el surco silviano es

4 visible hacia la semana 18 y en la 23 parece más angular por la formación del opérculo. Las cisuras parieto-occipital y calcarina se ven sobre la semana 18-19, el surco cingulado a la semana 24 y el central sobre la 26. Un retraso en la maduración indica desarrollo anormal. El cuerpo calloso se forma entre las semanas 8 y 20 por el desarrollo de los axones que forman las cisuras interhemisféricas. El cerebelo fetal es relativamente pequeño comparado con el cerebro. El vermis se identifica mejor en el plano sagital y los hemisferios cerebelosos en planos axial y coronal. La IRM también permite valorar la forma y el tamaño de los ventrículos laterales. Finalmente hacer notar que el espacio subaracnoideo fetal es más prominente que en el neonato 2,10. La embriología de la fosa posterior es muy compleja. Durante la formación del cuarto ventrículo se desarrolla en continuidad un divertículo quístico del epéndimo, denominado bolsa de Blake que con el tiempo desaparece como resultado de fenestración en el área del foramen de Magendie, dando lugar al IV ventrículo y la cisterna magna (CM) 1. Se cree que los remanentes de sus paredes son los septos que a veces se ven en la CM. La matriz germinal de las paredes del cuarto ventrículo da lugar a las neuronas del cerebelo. Los hemisferios se forman en primer lugar, mientras que posteriormente se forma el vermis en la línea media, que cubrirá al suelo del IV ventrículo a las 20 semanas de gestación. La fisura principal del vermis se pueden identificar por semanas y las fisuras secundarias a las semanas. El ángulo tegmento-vermiano (formado por las líneas dorsal del tronco cerebral y la ventral del vermis), debe ser de 26º a las 26 semanas. También debe verse la hipointensidad T2 del núcleo dentado en la profundidad de los hemisferios cerebelos. Las medidas normales del cerebelo transversal y vermis asegurará el crecimiento normal. El tronco cerebral debe tener una configuración vertical con la protuberancia redondeada. La CM debe ser patente 12. ANOMALÍAS DEL DESARROLLO CEREBRAL Las lesiones congénitas se relacionan con el evento embriológico presentando imágenes típicas en ecografía y RM. Se pueden agrupar en 1) malformaciones del SNC, 2) Daño cerebral o lesiones adquiridas cerebrales brain injury y 3) Tumores 11. Los hallazgos ecográficos más frecuencias es US

5 por lo que se indica la RM es la ventriculomegalia en el 40% de los casos, seguido por sospecha de malformaciones (31%) como anomalías del cuerpo calloso, malformaciones del desarrollo cortical, anomalías de fosa posterior y menos frecuente lesiones adquiridas como infarto-isquemia-hemorragias o infecciones 12. Muchas publicaciones comparan el rendimiento diagnóstico de la IRM con la US en anomalías del SNC. Se ha descrito que la RM aumenta hasta un 40%. Levine et al. Comparan 242 fetos con anomalías del SNC, en el 23 % la IRM modificó el dignóstico y en el 14% modificó en manejo 13. Whitby et al comparan 100 fetos encontrando en el 52% resultados idénticos, en 12% la IRM proporcionó información adicional que no modificó la actitud, en 35% la IRM modificó la actitud, por cambios en el diagnóstico en 29%. En el 11% la RM se describió normal 14. Ventriculomegalia Es la anomalía del SNC más frecuente en ecografía. Se define por atrios 10 mm o más, medidos en el margen posterior del plexo coroideo en el plano axial a través del tálamo 3. Las causas son heterogéneas e incluyen alteraciones del desarrollo, destructivas u obstructivas, que se describen histológicamente hasta en el 80% de los casos. El diagnóstico de otras anomalías asociadas es crítico porque el pronóstico va a depender de ellas. En IRM se han demostrado hasta un 40-50% de anomalías ocultas en el estudio ecográfico 11,15, aunque existe controversia en realizar o no la IRM en la ventriculomegalia leve, que dependerá de la prioridad del centro neonatal 16. IRM vs ecografía fetal. Malformaciones Congénitas Las malformaciones se suelen clasificar siguiendo los diferentes estadios del desarrollo del cerebro: 1º) Defectos del tubo neural de indución dorsal son la anencefalia, Chiari tipo II y encefalocele; 2º) los defectos de inducción ventral o del prosencéfalo son la holoprosencefalia, agenesia del cuarpo calloso (ACC), estenosis del acueducto y anomalías de la fosa posterior y 3º) las malformaciones del desarrollo cortical (MDC) que se subdividen según sean de la proliferación neuronal (Hemimegalencefalia, DCF) de la migración (lisencefalia, heterotopia de la sustancia gris) o de la organización (polimicrogiria, esquisencefalia 2,4,17.

6 En la anencefalia falta de bóveda craneal, los remanentes cerebrales están aplanados y las estructuras ventrales están parcialmente formadas con los ojos prominentes. En estos pacientes ya US es suficientemente diagnóstica y pronóstica y no precisa IRM complementaria 1. La malformación de Chiari II es un defecto del cierre caudal y se acompaña de mielomeningocele. Los hallazgos de imagen están perfectamente definidos en US y IRM fetal. Los signos típicos en US incluyen diámetros de la cisterna magna borrados por una fosa posterior pequeña, diámetro biparietal pequeño pequeño, el signo de la "banana" que se refiere a la curvatura de los hemisferios cerebelosos, el signo del limón se refiere al aplanamiento inusual de los huesos frontales y la posible ventriculomegalia. El disrafismo en la columna vertebral, es definida por la ampliación del arco neural y la presencia del saco de meninges herniado, lo que a veces puede ser difícil debido a la posición fetal. La detección con US debe acercarse al 100% de los casos. La IRM fetal puede confirmar, mejorar la imagen en algunos casos y además identificar anomalías adicionales disgenésicas o displasias siendo superior en la evaluación de la unión craneocervical 1,11. Holoprosencefalia. Durante la inducción ventral se forma el cerebro, el cerebro medio, el cerebelo, tronco cerebral y la cara y se separan los dos hemisferios cerebrales y el cerebelo, por lo que los trastornos puede afectar tanto a la cara y muchas áreas del cerebro en desarrollo. La holoprosencefalia se define por la no separación de los hemisferios cerebrales. Hay 4 tipos dependiendo de la gravedad de la excisión de más grave a leve que son la alobar, semilobar, lobular, y variante interhemisférica media 1,2. Se incluye la displasia septoóptica como una forma menor. En la forma más grave alobar existe ausencia completa de la cisura interhemisférica, hoz del cerebro, cuerpo calloso y cavum del septum pellucidum, con fusión completa talámica y un monoventrículo. Pueden ser pistas adicionales las anomalías faciales como hipotelorismo, nariz tubular con una sola fosa nasal, labio leporio y paladar hendido y la microcefalia 8. Otras formas como la semilobar (con ausencia de la cisura interhemisférica posterior y presencia de la posterior) y otras más leves pueden ser más difícil de detectar durante una revisión de US. La RM fetal es útil en la definición de estos casos más leves, por su mayor resolución espacial y de tejidos blandos que permiten visualizar toda la cisura

7 interhemisférica, el CC y estructuras profundas del cerebro y establecer el diagnóstico diferencial con, por ejemplo, la hidranencefalia 1,2,11. Lesiones del cuerpo calloso. Incluye la agenesia parcial o completa, disgenesia, hipoplasia y destrucción. El CC es la comisura más grande del cerebro y con IRM es visible desde la semana 20 como una banda de baja señal en la línea media en el plano coronal. La agenesia muestra características de imagen similares a las del niño y se manifiesta como la ausencia del mismo y otros signos indirectos como pérdida de visualización del cavum del septum pellucidum, orientación radial de las circunvoluciones en rueda de carro, tercer ventrículo alto, colpocefalia, ventrículos laterales paralelos, no convergentes. En comparación con la ecografía, la IRM es más sensible para detectar anomalías asociadas y es más específica para identificar un cuerpo calloso normal, con imágenes ecográficas dudosas. Estas anomalías incluyen alteraciones en la suculación y giración, migración neuronal, malformaciones de la línea media, del tronco o del cerebelo, quistes o lipomas interhemsiféricos 5. Signos indirectos en US incluyen la ausencia de la CSP, colpocefalia (dilatación focal de los trígonos y los cuernos occipitales) con los ventrículos con forma de gota de lágrima y ausencia de visualización de la arteria pericallosa con Doppler. 3,8. Anomalías de la fosa posterior. Incluyen entidades muy variadas que pueden ser muy graves o simples variantes, como el continuo Dandy-Walker, agenesia vermiana, cerebelar hipoplasia, síndrome de Walter-Warburg, quiste aracnoideo, malformación de Chiari II y cerebelar hemorragia 12. En US la evaluación de la fosa posterior puede ser difícil, mientras que la RM fetal es excelente porque puede excluir una malformación de la FP al documentar que el vermis está intacto en ausencia de otras anomalías. Además permite identificar signos de mal pronóstico como la hipoplasia del tronco cerebral o del puente y la anatomía anormal de la cisura vermiana y detectar anomalías asociadas de fosa posterior como hipoplasia de los hemisferios cerebelosos o supratentoriales 11,12. El continuo Dandy-Walker incluye la forma clásica de la malformación de Dandy-Walker (MDW) que es una entidad grave por existir agenesia vermiana completa o parcial, con dilatación quística del cuarto ventrículo la ampliación de la fosa posterior, elevación del seno transverso, tienda del cerebelo y la tórcula

8 (inversión tórculo-lambdoidea) Puede asociar ventriculomegalia si el quiste obstruye el drenaje de LCR. Casi el 70% de los pacientes pueden asociar malformaciones supratentoriales y hasta el 50% extracraneales 11. En la variante DW existe una hipoplasia vermiana con fosa posterior de tamaño normal. En la US la hipoplasia vermiana puede sospecharse después de la semana 20 de gestación por el aumento de la comunicación entre CM y IV ventrículo. Hay que señalar que a esta edad gestacional el vermis puede ser difícil de evaluar. La megacisterna magna en una variante anatómica normal, por lo que es importante distinguirla de otras patologías de fosa posterior. En US prenatal, se sugiere si es mayor de 10 mm. Otras causas de la ampliación quística de la fosa posterior en US prenatal son el quiste persistente de la bolsa de Blake, que es reversible o el quiste aracnoideo 2,12. La rombencefalosinapsis es una malformación rara del cerebelo, en la que existe ausencia del vermis y fusión de los dos hemisferios cerebelosos, con deformación romboidal del cuarto ventrículo. Con US el diagnóstico puede sugerirse si la fosa posterior es pequeña y las folias están orientadas horizontalmente. LA IRM fetal permite visualizar el IV ventrículo anormal y las folias cerebelosas 12. Malformaciones del desarrollo cortical (MDC). Una de las contribuciones principales de la IRM en el diagnóstico prenatal es la detección de estas lesiones difícilmente visibles con ecografía 2,8,17. La heterotopia subependimaria aparece como nódulos isointensos con la matriz germinal en las paredes ventriculares. La esquisencefalia como hendiduras del parénquima rodeadas de sustancia gris cortical que se extienden desde el espacio aracnoideo hasta el ventrículo lateral 18. La polimicrogiria es la ausencia de suculación normal con múltiples pliegues anormales en la corteza afecta. La lisencefalia clásica (cerebro liso) es una malformación severa que resulta de la detección de la migración neuronal durante el 3º-4º mes de gestación y puede manifestarse con escasa formación de surcos, ausencia del patrón cerebral de múltiples capas y finalmente por una banda en la sustancia blanca de neuronas no migradas 8. CONCLUSIONES

9 En el diagnóstico de malformaciones congénitas es esencial conocer el desarrollo cerebral que presenta patrones de crecimiento para cada edad gestacional. US es de elección para el cribado en embarazo precoz. La IRM fetal es una técnica de imagen complementaria a la ecografía más sensible y específica, en especial en el embarazo tardío y en MDC que aporta información anatómica y funcional y ayuda en el manejo y en el pronóstico. La precisión de US y RM depende de las condiciones locales y precisan personal experto. El diagnóstico final debe realizarse en un entorno multidisciplinar con la colaboración de obstetras, radiólogos, neonatólogos, neurocirujanos pediátricos para aproximar lo más posible el diagnóstico y para conseguir el máximo crecimiento en el campo de la imagen fetal. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1- Kline-Fath BM, Calvo-Garcia MA. Prenatal imaging of congenital malformations of the brain. Semin Ultrasound CT MR. 2011; 32(3): Barkovich AJ. Pediatric Neuroimaging, 4th ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; Sonographic examination of the fetal central nervous system: guidelines for performing the basic examination and the fetal neurosonogram. ISUOG (International Society of Ultrasound in Obstetrics & Gynecology). Ultrasound Obstet Gynecol 2007; 29: ( 4- Levine D. Atlas MRI fetal Taylor & Francis Group, LLC Zanin E, Ranjeva JP, Confort-Gouny S,, Denis D, Cozzone PJ, Girad N. White matter maturation of normal human fetal brain. An in vivo diffusion tensor tractography study. Brain and behavior 2011; Glenn OA, Barkovich AJ. Magnetic Resonance Imaging of the fetal Brain and Spine: An Increasingly Important Tool in Prenatal Diagnosis, Part 1. AJNR 2006; 27: Kanal E, Borgstede JP, Barkovich AJ, et al. American College of Radiology white paper on MR safety. AJR Am J Roentgenol 2002;178:

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